[發明專利]帶配重系統的液壓自由活塞膨脹機直線發電裝置

有效

• 申請號: 202110029539.X
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112746866B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 周雄;吳瀛坤;徐良;季炫宇;吳偉民;冷再寒;紀成香;劉志強
• 申請（專利權）人: 重慶科技學院
• 主分類號: F01B11/02
• 分類號: F01B11/02;F01B11/04;F01B23/10;F01B25/08
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙) 50230
• 代理人: 陳炳萍

本發明屬于利用高壓氣體或低品位熱源輸出電能技術領域，公開了帶配重系統的液壓自由活塞膨脹機直線發電裝置，包括第一電磁閥、第二電磁閥、膨脹機本體、配重小車、直線發電機、液壓柱塞缸、單向閥、第三電磁閥、蓄能器、油缸、先導式溢流閥和手動泵，第一電磁閥的A端為氣體入口，第二電磁閥的P端為氣體出口，直線發電機設有定子，定子沿著直線發電機的軌道滑移切割直線發電機產生的磁感線，單向閥的輸入端與第三電磁閥的P端、蓄能器和先導式溢流閥同時管接，先導式溢流閥的下側與油缸管接，手動泵并聯在先導式溢流閥的兩端；本發明解決了現有技術膨脹機適應工況范圍小的問題，適用于高壓氣體或低品位熱源輸出電能。

技術領域

本發明涉及利用高壓氣體或低品位熱源輸出電能技術領域，具體為帶配重系統的液壓自由活塞膨脹機直線發電裝置。

背景技術

能源是一切社會生存與發展的基礎，而目前全球能源出現緊缺現象，提高系統效率和減少碳排放成為世界需求，低品位熱能回收因此具有十分重要意義。對整體能源消耗結構的統計發現，有50％以上的能源轉化成為不同類型余熱余壓而損失。對于中低品位能源的回收利用，若使用水作為循環工質，會導致蒸發器出口處蒸汽初參數低，使得工質在膨脹機中做功能力減弱。為避免這一情況的發生，選用沸點較低的工質作為朗肯循環工質的朗肯循環系統來吸收中低溫余能，提高朗肯循環系統做功效率的有機朗肯循環(OrganicRankine cycle，ORC)，能夠對一些低溫氣體余壓能的利用。基于ORC理論(有機朗肯循環)的對于低品位能源的利用與收集裝置，其主要的應用場景有地熱能發電、太陽能發電、生物質能燃燒發電、工業廢棄能源回收發電以及溫差壓差發電。對于這些領域的研究中，膨脹機是作為其中最重要的動力部件，是將其他形式能源轉化為電能的關鍵部分。

膨脹機根據其結構形式的不同主要分為流式透平和軸流式透平膨脹機，這兩種也統稱為速度型膨脹機；相對的還有渦旋膨脹機、螺桿膨脹機、滑片膨脹機等容積式膨脹機；對于速度型的膨脹機來說，透平式的膨脹機功率較小時，系統只有通過增大轉子的轉速以維持系統的穩定，當轉速過大時，油膜軸承也會由于其過于惡劣的工作環境而失效，其無法實際運用于功率較小的ORC系統；同時透平式的膨脹機由于其轉子的適用條件無法運用于兩相流甚至多相流的熱能回收，因此，透平式普遍適用于大流量、高焓降，熱源溫度大于150℃的工況。除此之外，無論是軸流式或是徑流式透平機都由于轉子以及轉動部件的制造工藝過于復雜而導致整個系統的成本高昂；渦旋膨脹機是由渦旋式壓縮機演變而來，但渦旋式膨脹機會有內部泄露，吸氣壓力下降和機械損失等而導致效率下降；螺桿式膨脹機與渦旋式膨脹機有諸多相似之處，相比于活塞式膨脹機存在較大的容積損失。尤其是對于工況多變，多場合變工況等作業，現有的膨脹機甚至無法適用，阻礙了將中低品位能源的利用與收集推廣運用。

發明內容

本發明意在提供帶配重系統的液壓自由活塞膨脹機直線發電裝置，以解決現有技術膨脹機適應工況范圍小的問題。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本發明提供的基礎技術方案是：帶配重系統的液壓自由活塞膨脹機直線發電裝置，包括第一電磁閥、第二電磁閥、膨脹機本體、配重小車、直線發電機、液壓柱塞缸、單向閥、第三電磁閥、蓄能器和油缸，所述第一電磁閥的A端為氣體入口，所述第二電磁閥的P端為氣體出口，所述第一電磁閥的P端、所述第二電磁閥的A端和所述膨脹機本體三者同時管接，所述膨脹機本體設有活塞，所述活塞與所述配重小車的一端連接，所述配重小車的另一端與所述液壓柱塞缸連接，所述直線發電機設有定子，所述定子沿著所述直線發電機的軌道滑移，所述液壓柱塞缸與所述定子連接，所述直線發電機設于所述配重小車與所述液壓柱塞缸之間，所述液壓柱塞缸的自由端與所述單向閥連接，所述第三電磁閥的A端與所述單向閥的輸入端連接，所述第三電磁閥的P端與所述單向閥的輸出端連接，所述單向閥的輸出端還與所述蓄能器和所述油缸同時管接。